软泡块状泡沫易产生的缺陷、原因及处理方法

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软泡聚氨酯配方和原材料价格成本分析及节约方法



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[blockquote]软质聚氨酯块泡配方主要用原料有聚醚多元醇（ PPG 、三元羟值 56 ）、异氰酸酯（ TDI 80/20 ）、水（ H 2 O ）、氟里昂（ F 11 ）、硅油（ L 580 ）、辛酸亚锡（ T-9 ）、和胺（ A 33 ）。市场原材料单价为： PPG=8 元 /kg ， TDI=12 元 /kg ， F 11 =7 元 /kg ， T-9=30 元 /kg ， A 33 =30 元 /kg 。计算块泡原材料成本列表如下： w<!,mL5 N  

块泡密度（kg/M3） #Pd__NV"\\   12 [75?cQD   16 (c}!gjm   20 d42Y `Wu   24 ;?iu@h   30 G+2fmVB*X   36

PPG(kg/t pu) PeiRe   617 MRo_An+   645 8,h!&9   662 v]Pyz<+   676 Ici4y*`M   714 ( 6zu*H)   746

H2O(kg/t pu) G,<d;:   32 ,m0 M:!hK   30 2x|F Vp   28 c}S<<LR   28 OUwnVAZZ6   24 CflyK@   20

F11(kg/t pu) J1gnR   185 jp4-w(   97 /TB{|_HbW   40 AH'3 5Kf)   － PvW4%A@0   － gWjr|m<   －

L580(kg/t pu) T)q Uf H   14 RS B+Saf.8   12 {!? M!/d   11 8[AU`F8W   10 yXEI%2~)   9.3 T]/>c   9

T-9(kg/t pu) y}={S,z%22   2.1 UNv!G/i-5   2 r.Z g<T   1.6 S{MB$JA   1.5 |Go$z3bx   1.4 D-i, C~W   1.5

A33(kg/t pu) (5+g:mSfr   2 vQ2{ +5!|   2 B2LXF3#/   2 LH_ U#P`E   2 w<]-~` K   2.4 @6R6.i5d   2.6

TDI 80/20(kg/t pu) fY78   414 `YZl2c<w*   387 } C/+zF6q   364 >X:!Y[N   351 :w|=o9J   307 EX, {1^h   269

原料成本(元/t pu） b&_Ifx_YF   11812 ywyg(8>zE   11023 ; 5[W*,7s   10437 cud9oJ-=;   10075 rADzJ#CU \\   9836 rL+.3ZO)   9634

原料成本(元/M3 pu) rHOhi|+   142 :Zob"*T   176 (64es)B}"   209 suLC7x`Z   242 tW-[.Y -M,   295 7D'D7=Z.   347

配方（重量份） rb'mFqg*u   无填料 K@Q%NK,   无机填料 #QSSpsF@   有机填料	PPG（OHV=56） +IjBeQ?   100 &u6n5-!v   100 7ju38@+   60（高活性）	POP 36/28 VTyj<6Y   － 1ScHS   － 7 &%#bMnw   40	H2O Y}Y~?kE>M|   3.3 S}]B|Q   3.18 yA_ly <   3.9	L580 ocUBSK|K)   0.8 ] Ge>S?u   0.9 %,ScGQE    1.5	T-9 #,XZ@u+   0.25 !u  .n   0.25 r{S DJa   －	A33 &o1k_!25   0.12 Ss\\?SEq   0.12 YmjA!n   0.34	1,4丁二醇 ,\\#s_N 7   － ^} wF^ _   0.25 1~LfR   －	硅酸盐粉 `s Pk:cNz~   － gOah5*Lj   15 [fo#){3K   －	TDI 80/20 8IBr#+0   44.7 _p'@.P   42 R(cg`8   49.5MDI 20%
密度Kg/M3 b0@K ~O;g   30 ~%f$}{   30 |GsMLY:0   31	拉伸强度KPa vX}w_Jj>   109 k%kEW%I yG   98 ^W@%(,xb   108	伸长率% p|dn&<kd   219 6iF&!Fd>J   214 6KXW]a `   268	压缩永久变形% Oe :S1f   － o90g;Vog   1.3 V`W']   2.6	回弹性% MV!d*\\   45 YPNW%N!$|   50 M*Ej*#   65	PU重 UL>2gl4s/   141 3]9Rmx   154 DG0I- "s   146	原材料成本 元/t pu dC-~=}HR^   9755 /`DKX }   8799 HX}B#T   10186	原材料成本 元/M3 Pu g;6/P2w   293 k`|E&+og   264 O"\\_%=X9   316

gTOx|bx  
RjPkH$u&#39j  
上表数据说明加15份硅酸盐粉无机填料，不增加异氰酸酯指数，加入交联剂使同密度泡沫原材料成本下降10%。加入POP 36/28（总固含量24%），使混合醚总固含量9.6%，同密度泡沫原材料成本上升7.8%，泡沫的回弹性由45%升至65%，伸长率由219%增加至268%，压陷负荷（65%N）由120增加到136，使用性能大大的改善。 e.%I#rNI  
　　因此有一定限量的填料加入配方，调整配方的合理性可以达到改进性能降低成本的目的。接枝聚醚多元醇（POP）同聚醚混用，混醚中总固含量5－10%时，软泡聚氨酯原料成本变化不大，可产品的回弹性、承载性高，有较高的使用价值和经济效益。 H>;,r ,  
　　鉴于前述三条降低软质块泡原料成本的途径，聚醚多元醇生产厂家将推出总固体含量5－12%，环氧乙烷7.8%，羟值56mg KOH/g，平均分子量3000的三官能度的低接枝量聚合物多元醇。软质块泡生产厂家将不断研制其他填料配比适用性强的聚氨酯产品，以优质低价占领市场。 C<I?4WM  
c ^.^ 5@  
I2*(v%.-  

配方（重量份） V&vG .HAT   1 ?< teHFj   2 Q#Zazvk   3 t&=bW<6   4	PPG（OHV=56） UXdc'i g   100 bPP@   100 q0Q[]|L   100 -Fn /=   100	A33 26nwUNak   0.2 .S#i/A'x   0.2 b+J|yM<`   0.25 L/-SWid)   0.38	T-9 R8u8jG(4   0.18 [ij) k@.   0.2 "U4c'iW   0.2 Ao`e{   0.33	L580 y] D\\i5Xv   1 g_P98_2f.k   1.15 tugIOA   1.2 V61oK   2.2	H20 H,w8+vZ4\\   2.9  =5B5   3.0 %po;ih$jr*   3.2 x,10o    3.7	Mc {Hl(t$3V`   － ?;`GCE   － mkyYs[   － 6c-'CW   ２	TDI指数 E2w-b^,5   110 UsU Ri   113 db_?da;!`   118 NJr)f   125	填料（重晶石粉） r^C(|Vx   0 "'Fvt-<^S7   15 6*S /frE   30 _oBx:G6E   100
密度Kg/M3 |&Mo Qxw@   31 yQj J-g(.   31.1 <>n|_6'$90   29.8 PP'5ANK   35.3	乳白时间 S p7`9 d1n   10 ETL7|C"   11 ~?b 1x+soV   14 e> 9 X   12	脱泡时间  0.R3(O   130 >E4,zs@7t   133 < #M1I!R   138 m ne)c[Qn   138	拉伸强度KPa wj}LVyV   123.4 |#cqxr"   111.2 ;7qzQ{Km   87.3 cyWb*Wv   64.7	伸长率% ) 3e_H s+   220 cOpe6H6,bz   214 ET9tn1   145 x{w|Hy   118.2	回弹率% H*<E5^#dw   47 UJL'4 t/   45 X}3?k<m   46 sxF2ku4A   37.7	撕裂强度N/cm &${| o@   3.9 #X*);cn   3.4 1qn/*9W}=   2.7 f&5S`}C   1.8	压缩永久变形% rBL2A   6 FG71<}C[K   4 4`oKvL9   6 s@ %>   8	50%压陷负荷N/cm2 &*O'qOO<2   0.38 8#A4B2   0.44 4<1V   0.5 94 6r#`q   0.69

@ kv~2m  
上述四组试验数据，用市场原材料价计算出块泡成本列表如下： (?,jnnub  
[N[4\\W!!  
sL TQm*jL  
[table=600px][tr][td]块泡密度Kg/M3 Q8l vwip  
31 ^oq|^O  
31.1 L* 6<h  
29.8  4J=6U&b  
35.3 [/td][td]PPG Kg/t pu D2 o|.e<r  
727 rWO#h{  
646 IJPyCi)  
575 Mt{cX,DS  
395 [/td][td]H2O Kg/t pu WyQ8}]1b  
21 5mudww`  
19.4 gLo&~|=L-  
18.4 b/#<: `  
14.6 [/td][td]Mc Kg/t pu rniL+/-uU  
－ ,@N.v?p>  
－ Ew{N 2  
－ #t# S(A9)  
7.9  [/td][td]L580 Kg/t pu }+[!h=Bx  
7.27 V0#E7u`4  
7.43 O7&OCo|b%>  
6.9 = K`]cEL  
8.7 [/td][td]T-9 Kg/t pu EjEXev<]  
1.31 Cf<TDjU`|  
1.3 %$_?%X0=t  
1.15 3],(oQq^  
1.3  [/td][td]A33 Kg/t pu IL*MB;0>  
1.45 hSh^A5 /  
1.3 zRau/1Y0  
1.44 t3Iij0b~  
1.5 [/td][td]TDI 80/20 Kg/t pu eo"XHP7ja  
404 RC/& dB  
426 8h|~>v  
468 @$!"}xDR'  
556 [/td][td]重晶石粉 Kg/t pu PCKx o;bD  
0 L#_QrR6Sny  
96.9 $@dPIq4o;}  
172.6 : f RGXrn  
395 [/td][td]原料成本 元/t pu D sBZ%  
11001 `3UvKq e  
10667 rN {5^+w  
10622 6y@o[=m  
10450  [/td][td]原料成本 元/M3 pu Q VN @B[9  
341 Pv8AWQQJ  
332  qJj5_  
317 @hOY&  
369  [/td][td]耗原料总量 Kg/t pu Cz4l  
t\\<*Q3rl-  
1162 ~eGtoEY  
1198 m] IN-'  
1243 bEzy KrN\\  
1380 [/td][/tr][/table]55x.Q  
通过表中成本比较，不难看出原料成本变化的趋势。各生产厂家不断谋求低成本适用性强的软质聚氨酯配方，一般通过三种途径： gO! :WD  
  1 、选用抗氧化温度高的聚醚多元醇。因聚醚多元醇配用的抗氧剂种类和浓度不同，其抗氧化温度一般在 150度至 190度之间变化，泡沫密度取决于发泡指数，在相同发泡指数时，发泡剂水和物理发泡剂不同的比例可以调节发泡温度。物理发泡剂在反应中全部汽化排入大气，所以在发泡温升允许的前提下，少用物理发泡剂。若我们选用抗氧化温度高的聚醚多元醇，发泡密度小于 20kg/M 3 情况下可酌情减少氟里昂，增加水，使发泡指数不变。每少加氟里昂 10kg ，就多加水 1kg ，多耗异氰酸酯 9.67kg, 多产出双代脲 8.22kg （在聚氨酯中）。 10kg 氟里计价 70 元 , 9.67kg 异氰 酸酯计价 116 元，产出聚氨酯 8.22kg 消耗原材料计价 46 元，计算聚氨酯成本为 5600 元 /t pu ，减氟增水使成本下降。水与异氰酸酯反应生成双代脲，若异氰酸酯指数大于 100 情况下，双代脲进一步反应生成缩二脲，明显提高聚氨酯硬度。 `q1K%id  
2 、调整异氰酸酯指数提高同密度下聚氨酯硬度。聚醚多元醇与异氰酸酯反应生成氨基甲酸酯（聚氨酯）、水与异氰酸酯反应生成双代脲，这两项完全反应消耗异氰酸酯为理论用量。生产中实际异氰酸酯用量与理论用量之比叫异氰酸酯指数，该指数调整范围从 100 到 120 之间。一般规律，发泡密度低，指数大，在同一密度下，提高指数泡沫硬度增加，后熟化中温升高，增加了烧芯的危险性。为了提高同密度泡沫的硬度，生产厂家仍采用较高的异氰酸酯指数的配方，这种做法对聚氨酯成本的影响分析如下：在用水作发泡剂的聚氨酯发泡中，异氰酸酯指数为 100 时， 1 份水消耗异氰酸酯 9.67 份，生成 1.44 份二氧化碳和投入的 1 份水，共损失 2.44 份重量，只能生成 8.22 份聚氨酯产品，每公斤异氰酸酯可生成 0.85 公斤聚氨酯，其效益平衡点为 Pu 单价 /TDI 单价 =9.67/8.22=1.176 。当 Pu 单价大于 1.176 倍的 TDI 单价时，提高异氰酸酯指数，增加硬度是经济的。当指数大于 100 以上，多加的异氰酸酯在较高温度下，与双代脲生成缩二脲，与氨基甲酸酯生成脲基甲酸酯，一般反应速度慢，块泡在后熟化过程中吸收空气中的水，水与余量的异氰酸酯生成双代脲反应速度快，只有长时间的熟化，并且有游离态的异氰酸酯存在，维持较高的温度方能进行缩二脲和脲基甲酸酯二级反应。在二级反应中消耗的异氰酸酯全部进入产品， 此时，效益平衡点为 pu 单价 /TDI 单价 =1 。综上述分析，我们认为 PU 单价大于 1.176 倍的 TDI 单价是提高异氰酸酯指数，增加硬度的经济性分析的要点。 I[v~nY~l`  
/57)y_ \\  
.n| M5X  
　　软质全水发泡聚氨酯配方中异氰酸酯指数为 95 － 103 之间，具有较高的硬度。 / =:X,^&quot  
下面列出发泡密度为 16kg/M 3 ，不同配方聚氨酯的硬度测试数据： pS)/yMlVj  
k%ckV`y  

密度kg/M3 l,M?    H2O I78huYAYA   F11 ais"xm<V   PPG牌号 vC!}%sxVw_   TDI指数 5ayH5=(t   压陷硬度 25%N "zBYhZr   65%N

16.3 1C\\[n(9   3.8 ]W 6!Xw)[   18.1 skn];%[v\\   5613 elm]e2)F   103 YXhxzH hPd   62.3 ,v+~vXO&\\   115.6

16.3 |\\/Y<_)JD   3.6 seEG~/U<   22 ^< O=<tN\\   3010 E"$AOM?(*i   105 BliL1"".   32 zDO`w0N   86

16 }_L,Xg:I   3.8 H"A|Z6y$^   20 =tE7XC3X_   3010 \\vvV=iw   105 X!%CYmIRb   50 `Al( AT(p   58

16 &k4)&LQJ   4.8 jNa'l<dn]   12 5&\\%   3010 =)GhrWeVi4   108 q'%-8t   80 D> |R.{   125

16.8 #PpmR _IX   5.4  X)^kJ`   3 [80L|?, *   5613 ,Mp/Y>f   111 2O^7zW   151 VYb6#sl   311

从表中数据说明在相同密度下的配方，随着水量的增加异氰酸酯指数的增加，聚氨酯制品的压陷硬度明显升高。就目前异氰酸酯市场价而论，近半年中，从18000元/t 降至11000元/t。而软质块泡市场价降幅小，所以生产厂家应提高聚醚多元醇的抗氧化温度，选用2,6二叔丁基四甲基苯酚、吩噻嗪、异丁基苯基二胺。4,4`二叔辛基二苯胺复合型抗氧剂，浓度1500－3000ppm。发泡配方中在不烧芯的前提下多用水，尽量少用或不用物理发泡剂，提高异氰酸酯指数获得低密度硬度好的聚氨酯块泡，降低原材料成本，提高经济效益。 451TTqc  
　　3、在聚氨酯配方中加入填料，改善软泡压缩负荷性能，降低生产成本是国内软泡生产厂家已普遍采用的方法之一。据估计国内每年26万吨软泡产品中有20%的产品加有不同程度和不同种类的填料。据德国《聚氨酯手册》介绍，常用的无机填料有重晶石粉、碳酸盐、硅酸盐、玻璃纤维，水合氢氧化铝、硅胶、炭黑和矿渣粉，常用的有机填料有接枝聚醚多元醇、废聚氨酯碎料、天然纤维、玉米谷壳、木草果壳和煤粉。低价填料的采用不仅改善软泡的压陷硬度，降低产品成本，而且减少发泡体的收缩性[/blockquote]

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